区块链踩坑之搭建以太坊网络私有链

内容预览:
  • 通过这些信息,我们可以找到每一个地址,在历史上任何一点所拥有的价值~
  • 区块头结构是什么? 创始区块是什么?     比特币区块链的第...~
  • 公链的安全由工作量证明机制(pow)或权益证明机制(pos)等方式负责维护~

前言

区块链近几年如火如荼,呈愈来愈望的趋势。相信不少小伙伴已经踩过坑,也有很多小伙伴还只是听过概念,并未实际接触到,更别谈开发和运用。我们在这里还是先来普及下区块链的基础概念(已经知晓概念和原理的可直接跳到环境篇):

    区块链是什么?
  

   

区块链是一种新型去中心化协议,能安全地存储比特币交易或其它数据,信息不可伪造和篡改,可以自动执行智能合约,无需任何中心化机构的审核。交易既可以是比特币这样的数字货币,也可以是债权、股权、版权等数字资产,区块链技术解决了拜占庭将军问题,大大降低了现实经济的信任成本与会计成本,重新定义了互联网时代的产权制度。  

那更具体和详细一点的描述可以参考下面这段话:

      

区块链(Blockchain)是由节点参与的分布式数据库系统,它的特点是不可更改,不可伪造,也可以将其理解为账簿系统(ledger)。
它是比特币的一个重要概念,完整比特币区块链的副本,记录了其代币(token)的每一笔交易。通过这些信息,我们可以找到每一个地址,在历史上任何一点所拥有的价值。

  

   区块链是由一串使用密码学方法产生的数据块组成的,每一个区块都包含了上一个区块的哈希值(hash),从创始区块(genesis

block)开始连接到当前区块,形成块链。每一个区块都确保按照时间顺序在上一个区块之后产生,否则前一个区块的哈希值是未知的。这些特征使得比特币的双花(double-spending)非常困难。区块链是比特币的核心创新。

区块链概念的出现,首先是在中本聪的比特币白皮书中提到的,但是以工作量证明链(proof-of-work chain)的形式而存在,以下是中本聪对区块链概念的描述:

时间戳服务器通过对以区块(block)形式存在的一组数据,实施随机散列而加上时间戳,并将该随机散列进行广播,就像在新闻或世界性新闻组网络(Usenet)的发帖一样

。显然,该时间戳能够证实特定数据必然于某特定时间是的确存在的,因为只有在该时刻存在了才能获取相应的随机散列值。每个时间戳应当将前一个时间戳纳入其随机散列值中,每一个随后的时间戳都对之前的一个时间戳进行增强(reinforcing),这样就形成了一条链(Chain)。

节点始终都将最长的链视为正确链,并持续工作和延长它。如果有两个节点同时广播不同版本的新区块,那么其他节点在接收到该区块的时间上,将存在先后差别。当此情形,他们将在率先收到的区块基础上进行工作,但也会保留另外一条链,以防后者变成最长链。该僵局(tie)的打破,要等到下一个工作量证明被发现,而其中的一条链被证实为是较长的一条,那么在另一条分支链上工作的节点将转换阵营,开始在较长的链上工作。

      比特币钱包的功能依赖于与区块链的确认,一次有效检验称为一次确认。通常一次交易要获得数个确认才能进行。轻量级(SPV )比特币钱包, 其客户端在本地只需保存与用户可支配交易相关的数据,而不会存储完整的区块链。

    区块链技术是众多加密数字货币的核心,包括比特币、以太坊、莱特币、狗狗币等。维护区块链的方式,有工作量证明(proof-of-work)、权益证明(proof-of-stake)等。

区块链的优势

区块链体系结构的核心优势包括:

1.任何节点都可以创建交易,在经过一段时间的确认之后,就可以合理地确认该交易是否为有效,区块链可有效地防止双花问题的发生。

2.对于试图重写或者修改交易记录而言,它的成本是非常高的。

3.区块链实现了两种记录:交易(transactions)以及区块(blocks)。交易是被存储在区块链上的实际数据,而区块则是记录确认某些交易是在何时,以及以何种顺序成为区块链数据库的一部分。交易是由参与者在正常过程中使用系统所创建的(在加密数字货币的例子中,一笔交易是由bob将代币发送给alice所创建的),而区块则是由我们称之为矿工(miners)的单位负责创建。

区块链工作原理

这里有个问题就是:我们谈的区块链,那什么是区块呢?

 数据通过称之为区块(block)的文件,永久记录在数字货币网络上。它们好比是一个股票交易账本。新的区块会被添加到记录(区块链)的末端,而且一旦书写就很难修改或移除。

区块的结构是什么样的呢?

 

 

 

 

 

 

区块头是什么?

       区块头由三组区块元数据组成。首先是一组引用父区块哈希值的数据,这组元数据用于将该区块与区块链中前一区块相连接。第二组元数据,即难度、时间戳和nonce,与挖矿竞争相关 。第三组元数据是merkle树根(一种用来有效地总结区块中所有交易的数据结构)。

区块头结构是什么?

创始区块是什么?

    比特币区块链的第一个区块,创建于2009年,我们称之为创世区块。它是比特币区块链里所有区块的共同祖先,这意味着你从任一区块,循链向后回溯,最终都将到达创世区块。

每一个节点都“知道”创世区块的哈希值、结构、被创建的时间和里面的一个交易。因此,每个节点都把该区块作为区块链的首区块,从而构建了一个安全的、可信的区块链的根。

在chainparams.cpp里可以看到创世区块被编入到比特币核心客户端里。

创世区块的哈希值为:

0000000000 19d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f

 在命令行使用比特币核心客户端:

$ bitcoindgetblock 000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f{    “hash”:”000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f”,    “confirmations”:308321,    “size”:285,    “height”:0,    “version”:1,    “merkleroot”:”4a5e1e4baab89f3a32518a88c31bc87f618f76673e2cc77ab2127b7afdeda33b”,    “tx”:[“4a5e1e4baab89f3a32518a88c31bc87f618f76673e2cc77ab2127b7afdeda33b”],    “time”:1231006505,    “nonce”:2083236893,    “bits”:”1d00ffff”,    “difficulty”:1.00000000,    “nextblockhash”:”00000000839a8e6886ab5951d76f411475428afc90947ee320161bbf18eb6048″}

      创世区块包含一个隐藏的信息。在其Coinbase交易的输入中包含这样一句话“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout forbanks.”这句话是泰晤士报当天的头版文章标题,引用这句话,既是对该区块产生时间的说明,也可视为半开玩笑地提醒人们 , 一个独立的货币制度的重要性,同时告诉人们随着比特币的发展,一场前所未有的世界性货币革命将要发生。该消息是由比特币的创立者中本聪嵌入创世区块中。

 区块链分叉是什么?

 

     诚实矿工只创建最长有效链上的最新区块。“长度”(Length)指区块链的累计计算难度,而不是是区块数目。当包括在链中的所有区块以及交易都有效,且是从创世区块开始的链,才是被我们承认的有效区块链。

     对于区块链中的任意一个区块,到达创世块的路径只有一条。然而,从创世块开始,会有分叉的情况出现。当创建两个区块的时间差只有几秒时,经常会创建出一个分叉区块。当发生这种情况时,节点就会在他们最先接收到的那个区块上创建区块。无论哪一个区块包含在下一个区块中,它都会成为主链的一部分,因为这条链更长。

      短链(无效链)中的区块没有什么作用。当比特币客户端切换至另外一条更长的区块链时,短链中的所有有效交易区块都重新添加到序列交易池中,且会包含在下一个区块中。短链中的区块奖励不会呈现在最长的区块链中,因此实际上他们是有损失的,这就是为什么需要网络强制的100个区块的成熟时间来让产生存在。

      在短链中的区块,我们通常称之为“孤儿块”(orphans)。这是因为,在长链中这个生成交易并没有父系区块,因为这些生成交易在交易PRC列表中显示为孤儿。一些矿池误解这些信息,声称他们的区块是”孤儿“。事实上,这些区块都有父系区块,而且甚至可能有子系。

 

区块链衍生的几个概念

公链(public blockchain)

公链,是指全世界任何人都可读取、发送交易且能获得有效确认的共识区块链。公链的安全由工作量证明机制(pow)或权益证明机制(pos)等方式负责维护。它们是以经济奖励与加密数字验证相结合的方式而存在的,并遵循着一般原则:每个人从中可获得的经济奖励,与对共识过程作出的贡献成正比。这些区块链通常被认为是“完全去中心化”的。

共同体区块链:(Consortium blockchains)

共同体区块链,是指其共识过程受到预选节点控制的区块链;例如,有15个金融机构组成一个共同体,每个机构都运行着一个节点,而且为了使每个区块生效需要获得其中10个机构的确认。区块链或许允许每个人都可读取,或者只受限于参与者,或走混合型的路线,例如区块的根哈希及其API(应用程序接口)对外公开,API可允许外界用来作有限次数的查询和获取区块链状态的信息。这些区块链可视为“部分去中心化”。

私链(private blockchain),又称无代币区块链(Token-less blockchain)

完全私有的区块链 , 是指其写入权限仅在一个组织手里的区块链。读取权限或者对外开放,或者被任意程度地进行了限制。相关的应用囊括数据库管理、审计、甚至一个公司,但在很多的情形下,公共的可读性并非是必须的。

 

公链和私链的特点

共同体区块链结合了公链的“低信任”和私链的“单一高度信任” , 提供了一种混合的模式,而私链可以更精确地描述为带有一定程度数字加密功能,可管理(permissioned)的传统中心化系统。

环境篇

①下载以太坊钱包Mist或者ETHWallet 

https://github.com/ethereum/mist/releases/tag/0.8.1

我这里提供下我用的两个版本地址:

Mist  链接:https://pan.baidu.com/s/1BVJV9-nJRE4q4QnupNihOw 密码:dt9j

EthWallet 链接:https://pan.baidu.com/s/1Q-tWMI5cC3uPphoQEN1Plw 密码:nhsu

Geth 链接:https://pan.baidu.com/s/1j31K0WJm9PDKy-5Cs4E5Og 密码:5zq1

② 这里我们以Mist为例 ,下载后解压Mist,直接运行,此时会在C盘生成一个Mist的Geth目录  同步区块过程很慢,可以测试环境可直接跳过 

C:UsersAdministratorAppDataRoamingMistbinariesGethunpacked

 我们先将生成的目录添加进系统Path环境变量中 方便我们后续操作。

添加Path后,我们打开命令窗口 执行:geth -h 查看geth版本和其他命令信息 如下图:

此时我们需要注意的是 在C盘目录下 还生成了一个 以太坊目录:C:UsersAdministratorAppDataRoamingEthereum

这个路径下面存放的是 账户秘钥信息,区块文件等信息。

geth account new  创建新账户命令

秘钥一般存放在:C:UsersAdministratorAppDataRoamingEthereumkeystore 如下图所示:

 

 搭建以太坊私有链

编写创始区块CustomGenesis.json 文件内容如下:

{

"nonce": "0x0000000000000042",
"timestamp": "0x00",
"parentHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
"extraData": "0x00",
"gasLimit": "0x8000000",
"difficulty": "0x400",
"mixhash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
"coinbase": "0x3333333333333333333333333333333333333333",
"alloc": {
},
"config": {
"chainId": 15,
"homesteadBlock": 0,
"eip155Block": 0,
"eip158Block": 0
}
}

关注几个重点项:

difficulty”: “0x40000”,//难度,该值越大,出块越慢。

extraData”: “Genesis Block”,//附加信息,随意填写

gasLimit”: “0xffffffff”//每个块所能容载的gas上限

 ①创建目录:E:Mychainsdev  将创始区块文件放入该目录下

执行cmd 

geth –identity “mydev” –rpc –rpcport “8086” –rpccorsdomain “*” –datadir “E:Mychainsdev” –port “8545” –nodiscover –rpcapi “db,eth,net,web3” –networkid 99 init “E:MychainsdevCustomGenesis.json”

 其中端口 也可以省略 用默认的 省略写法如下:

geth –identity “mydev” –rpc –rpccorsdomain “*” –datadir “E:Mychainsdev” –rpcapi “db,eth,net,web3” –networkid 99 init “E:MychainsdevCustomGenesis.json”

执行后:

到这一步 表示私有链已经创建成功。那我们如果使用这个私有链呢?继续往下看

执行cmd:

geth  –identity “mydev” –rpc –rpcport “8080” –rpccorsdomain “*” –datadir “E:Mychainsdev” –port “8545” –nodiscover  –rpcapi “db,eth,net,web3” –networkid 99 console

如果是简写 可以直接写成:

geth  –datadir “E:Mychainsdev”

 执行后:

到这一步 表示本地私有链已经启动成功,我们可以运行Mist客户端看一下(此时右上角有PRIVAT-NET标示,说明此时链接的是本地私有网络)

运行后主界面如下:

 剩下的私有链新建账户 和公网主账户一致,在这里就不赘述了。

另外,有几个地方需要注意,我们启动了本地私有链后 可以通过 geth查看下 当前运行的区块路径

首先新开一个cmd命令窗口 输入:

geth attach  ipc:\.pipegeth.ipc

 

上图表示连接成功,然后我们看下 当前主用户的网络信息

输入:admin.nodeInfo 如下图:

如果大家留心观察会发现,这里的节点信息 和我们的创始区块文件是一模一样的。

然后我们看下连接的是哪个区块文件 输入 admin.datadir 如下图:

这个文件就是刚才我们开始创建的那个文件目录。

 

至此,你已经基本了解怎么样在本地搭建以太坊网络私有链,剩下的就是账户之间转账 以及智能合约 发行代币这块,这块我们后续补充。

今天大概先写这么多吧。

 

未完待续。。。。。

 

以上就是:区块链踩坑之搭建以太坊网络私有链 的全部内容。

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